流路切替え装置
【課題】 塗装システムのような流体供給システムにおいて好適に用いられる流路切替え装置を提供する。
【解決手段】 切替えバルブ装置１６は、流体が導入される第１の流入口１１５に連通する第１のシリンダ部９５と、第１の流入口１１５及び流体が導出される第２の流出口１２４に連通する第２のシリンダ部９６と、第１の流出口１１６に連通する第３のシリンダ部９７と、第１の流出口１１６及び第２の流入口１２８に連通する第４のシリンダ部９８と、第１のシリンダ部９５と第３のシリンダ部９７とを接続する通路９２ａと、第１〜第４のシリンダ部９５〜９８において流体の圧力により移動自在で各シリンダ部と第１の流入口１１５又は第１の流出口１１６との間を開閉するように挿入された第１〜第４のバルブ１０１〜１０４と、第１〜第４のシリンダ部９５〜９８において第１〜第４のバルブ１０１〜１０４を夫々閉じる方向に付勢する付勢手段とを備える。
【解決手段】 切替えバルブ装置１６は、流体が導入される第１の流入口１１５に連通する第１のシリンダ部９５と、第１の流入口１１５及び流体が導出される第２の流出口１２４に連通する第２のシリンダ部９６と、第１の流出口１１６に連通する第３のシリンダ部９７と、第１の流出口１１６及び第２の流入口１２８に連通する第４のシリンダ部９８と、第１のシリンダ部９５と第３のシリンダ部９７とを接続する通路９２ａと、第１〜第４のシリンダ部９５〜９８において流体の圧力により移動自在で各シリンダ部と第１の流入口１１５又は第１の流出口１１６との間を開閉するように挿入された第１〜第４のバルブ１０１〜１０４と、第１〜第４のシリンダ部９５〜９８において第１〜第４のバルブ１０１〜１０４を夫々閉じる方向に付勢する付勢手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば静電塗装システムにおいて、塗料や洗浄液等の流体を塗装ガン等に供給する流路を切り替える手段として用いられる流路切替え装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電塗装システムとして、水供給装置から供給される水を純水にし、この純水で塗装ガンに装着された塗料カートリッジ内の塗料を押し出して塗料ノズルから噴出させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この塗装システムでは、塗装ガンは、塗装ガン本体と、この塗装ガン本体に着脱自在に取付けられた塗料カートリッジとしての塗料タンクユニットとからなり、塗料タンクユニットは、塗料を収容する塗料室と、この塗料室に連通する塗料ノズルと、上記の純水が供給される押し出し液室とを備え、これらの塗料室と押し出し液室とがピストンによって区画されている。また、純水供給装置から押し出し室に純水が供給されると、純水がピストンを介して塗料室内の塗料を押し出し、塗料ノズルから噴射させる。
【特許文献１】特開２００６−３４６５９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の塗装システムでは、塗装頻度の多い色の導電性塗料を取り扱う場合、１回の塗装毎に塗料タンクユニットを交換する必要があり、塗装工数が増える。
【０００５】
そこで、カートリッジ式の塗料供給のほかに水又は洗浄液で塗料を押し出す機構を備えることが提案され、その場合には塗料や他の流体の供給を切り替えることが必要となる。そのための手段としてバルブ機構が用いられるが、従来の流体切替えバルブ機構は、構造が複雑であり、重量においても、例えば塗装ロボットに持たせて作動させるには適していなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記塗装システムのような流体供給システムにおいて好適に用いられる流路切替え装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流路切替え装置は、流体が導入される第１及び第２の流入口と、流体が導出される第１及び第２の流出口と、前記第１の流入口に連通する第１のシリンダ部と、前記第１の流入口及び前記第２の流出口に連通する第２のシリンダ部と、前記第１の流出口に連通する第３のシリンダ部と、前記第１の流出口及び前記第２の流入口に連通する第４のシリンダ部と、前記第１のシリンダ部と前記第３のシリンダ部とを接続する通路と、前記第１〜第４のシリンダ部において前記流体の圧力により移動自在で各シリンダ部と前記第１の流入口又は前記第１の流出口との間を開閉するように挿入された第１〜第４のバルブと、前記第１〜第４のシリンダ部において前記第１〜第４のバルブを夫々閉じる方向に付勢する付勢手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の流路切替え装置においては、後述の塗料又は水、洗浄液等の流体を通過させる場合には、初め、第１バルブは、付勢手段により通路を閉じるように付勢されているが、その付勢を止めると、第１流入口に流入した流体の圧力で通路を開くように押される。この結果、流体は第１シリンダ部に流入し、第１シリンダ部と第３シリンダ部とを接続する通路を通って、第３シリンダ部に至る。第３シリンダ部では、流入した流体が、その圧力で第３バルブを押して通路を開くので、流体は第３シリンダ部から第１流出口に達して流出する。
【０００９】
一方、他の流路に供給する場合には、初め、第２バルブは、付勢手段により通路を閉じるように付勢されているが、その付勢を止めると、第１流入口に流入した流体の圧力で通路を開くように押される。この結果、流体は第２シリンダ部に流入し、これと連通した第２流出口から流出する。また、第２流入口に流入した流体は、第４シリンダ部に至る。第４シリンダ部では、流入した流体が、その圧力で第４バルブを押して通路を開くので、流体は第４シリンダ部から第１流出口に達して流出する。
【００１０】
本発明によれば、上記のように、第１〜第４のシリンダ部への圧力流体の供給又は停止を制御することにより、流体が第１〜第４のバルブを開く方向に移動させて、流体の流路を容易に切り替えることができる。その構成も、２つの流入口又は２つの流出口に連通した４つのシリンダ部にそれぞれ流体の圧力で移動可能なバルブを設け、各バルブを閉じる方向に付勢する簡易な構造であり、装置として軽量化されると共に、コストを抑えることができる。
【００１１】
本発明の実施形態では、前記付勢手段は、第１〜第４のバルブを夫々閉じる方向に付勢するスプリングと、各シリンダ部に供給される圧力流体である。
【００１２】
本発明の流路切替え装置は、例えば、次のような塗装装置に用いられる。それは、塗料供給部から塗装ガンに導電性塗料又は液体を供給する塗料供給路に、導電性塗料又は液体を一旦貯留するとともに貯留された導電性塗料又は液体を塗装ガン側へ押し出す貯留部と、塗料供給部と貯留部との間を電気的に遮断する絶縁部とを備え、高電圧が加えられた導電性塗料を塗装ガンに供給することにより静電塗装を行うか、或いは、液体を塗装ガンに供給することにより塗料供給路の洗浄を行うものであって、貯留部と塗装ガンとの間に流体回路を備え、この流体回路に着脱自在に塗料カートリッジが接続され、この塗料カートリッジでは、内部にフリーピストンを移動自在に設けることで、液体が供給される流体室と、導電性塗料が充填された塗料室とに区画し、塗料供給部から供給されて貯留部に貯留された液体を、流体回路を介して塗料カートリッジの流体室に供給することにより、フリーピストンで塗料室内の導電性塗料を押し出して塗装ガンに供給するものである。
【００１３】
この塗装装置において、塗料カートリッジ内の塗料室に充填された導電性塗料を塗装ガンに供給する場合は、まず、液体を塗料供給部から貯留部に供給して貯留させ、次に、貯留部内の液体を流体回路を介して塗料カートリッジ内の流体室に供給する。この結果、流体室内の液体がピストンを介して塗料室内の導電性塗料を押し出し、導電性塗料が塗装ガンに供給される。このとき、塗料カートリッジ内の導電性塗料は、塗料供給路の洗浄に使われる液体によって押し出されるため、塗料カートリッジ内の導電性塗料を押し出すために特別な動力源やこの動力源を含む貯留部を必要としない。すなわち、塗料供給部から供給される液体を利用して、塗料カートリッジ内の導電性塗料を塗装ガンに供給することができ、塗料カートリッジに専用の液体を供給する流体供給部や流体供給部の動力源、動力源を備える貯留部を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００１４】
また、塗料供給部から供給される液体で塗料供給路を洗浄する要領で塗料供給部から塗料カートリッジへ液体を供給することができ、塗料カートリッジ内の塗料を押し出すための特別な方法が必要ないため、静電塗装を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る流路切替え装置を構成するバルブ装置の断面図である。このバルブ装置１６は、複数の通路が設けられたハウジング９１と、このハウジング９１内の通路同士を接続するためにハウジング９１に取付けられた通路接続管９２と、ハウジング９１内に形成された第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８にそれぞれ移動自在に挿入された第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４と、これら第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４を、通路を閉じる側へそれぞれ押し付ける複数のスプリング１０６とからなる。
【００１６】
ハウジング９１は、縦に長い鉛直部１１１と、この鉛直部１１１に直交するように配置された横に長い上下２つの水平部１１２，１１３とを一体に形成した部材である。
【００１７】
鉛直部１１１は、上部に第１流入口１１５、下部に第１流出口１１６を有する。この流路切替え装置が、例えば図４に示す塗装システムに用いられる場合、第１流入口１１５は、第１送出路１５ａを介して貯留槽１３（図４）に接続され、第１流出口１１６は、第２送出路１５ｂを介して塗装ガン１４（図４）に接続される。
【００１８】
図１において、上方の水平部１１２は、第１シリンダ９５及び第２シリンダ９６を接続する上部接続通路１２１と、第１シリンダ９５及び通路接続管９２内の通路９２ａを接続する第１接続通路１２３と、第２シリンダ９６の上部に形成された第２流出口１２４と、第１バルブ１０１及び第２バルブ１０２を通路を閉じる側へそれぞれ押し付けるエアを第１シリンダ９５内及び第２シリンダ９６内にそれぞれ供給するためのエア供給口１２５，１２５とを備える。第２流出口１２４は、供給路７１に接続される。
【００１９】
下方の水平部１１３は、第３シリンダ９７及び第４シリンダ９８を接続する下部接続通路１２６と、通路接続管９２内の通路９２ａ及び第３シリンダ９７を接続する第２接続通路１２７と、第４シリンダ９８の下部に形成された第２流入口１２８と、第３バルブ１０３及び第４バルブ１０４を通路を閉じる側へそれぞれ押し付けるエアを第３シリンダ９７及び第４シリンダ９８内に供給するためのエア供給口１２９，１２９とを備える。第２流入路１２８は、送出路７４に接続される。
【００２０】
上記のように、第１バルブ１０１は、スプリング１０６と、第１シリンダ９５にエア供給口１２５から供給されるエアの圧力とで、第１シリンダ９５と上部接続通路１２１との間の通路を閉じる。第２バルブ１０２は、スプリング１０６と第２シリンダ９６にエア供給口１２５から供給されるエアの圧力とで、第２シリンダ９６と上部接続通路１２１との間の通路を閉じる。第３バルブ１０３は、スプリング１０６と第３シリンダ９７にエア供給口１２９から供給されるエアの圧力とで、第３シリンダ９７と下部接続通路１２６との間の通路を閉じる。第４バルブ１０４は、スプリング１０６と第４シリンダ９８にエア供給口１２９から供給されるエアの圧力とで第４シリンダ９８と下部接続通路１２６との間の通路を閉じる。従って、各スプリング１０６と各供給口１２５，１２９から供給されるエア（圧力空気）とで、第１〜第４のシリンダ部（９５〜９８）において第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）を夫々閉じる方向に付勢する付勢手段を構成している。
【００２１】
第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８は、それぞれ大径穴９５ａ〜９８ａと、大径穴９５ａ〜９８ａに隣接する小径穴９５ｂ〜９８ｂとからなり、小径穴９５ｂ〜９８ｂのそれぞれの一端に雌テーパ部９５ｃ〜９８ｃを備える。なお、符号９５ｄ〜９８ｄは、大径穴９５ａ〜９８ａと小径穴９５ｂ〜９８ｂとの境に出来た段部を示している。
【００２２】
第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４は、大径穴９５ａ〜９８ａに移動自在に嵌合する大径部１０１ａ〜１０４ａと、大径部１０１ａ〜１０４ａにそれぞれ一体成形されるとともに小径穴９５ｂ〜９８ｂの内径よりも外径が小さく形成された小径部１０１ｂ〜１０４ｂとからなり、小径部１０１ｂ〜１０４ｂの一端に雌テーパ部９５ｃ〜９８ｃに嵌合可能な雄テーパ部１０１ｃ〜１０４ｃを備える。なお、符号１０１ｄ〜１０４ｄは、大径部１０１ａ〜１０４ａと小径部１０１ｂ〜１０４ｂとの境に出来た段部を示している。
【００２３】
ここで、上記バルブ装置１６が、後述の導電性塗料のような流体を通過させるときの作用を説明する。
【００２４】
図２に白抜き矢印Ａで示すように、切替えバルブ装置１６において、上記第１送出路１５ａからの第１流入口１１５に流入した流体は、上部接続通路１２１に至る。
【００２５】
初めは、エアがエア供給口１２５から第１シリンダ９５に供給されて、第１バルブ１０１は、エアの圧力とスプリング１０６の弾性力とにより雄テーパ部１０１ｃが雌テーパ部９５ｃに押し付けられ、通路を閉じていたが、第１シリンダ９５へのエアの供給を停止すると、第１バルブ１０１は、スプリング１０６の弾性力に抗して上部接続通路１２１内の流体に押し開けられる。
【００２６】
この結果、流体は、第１シリンダ９５内に流入し、第１接続通路１２３、通路接続管９２内の通路９２ａ及び第２接続通路１２７を通って、第３シリンダ９７に至る。
【００２７】
このとき、第３シリンダ９７へのエア供給口１２９からのエアの供給も停止されるから、第３バルブ１０３が流体によってスプリング１０６の弾性力に抗して押し開けられ、流体は第３シリンダ９７から下部接続通路１２６を通り、第１流出口１１６から第２送出路１５ｂに流出する。
【００２８】
次に、上記バルブ装置１６が導電性塗料のような流体を他の流路（例えば、図４の中継路７１）に供給するときの作用について説明する。
【００２９】
図３に白抜き矢印Ｂで示すように、第１送出路１５ａから第１流入口１１５に流入した流体は、上部接続通路１２１に至る。
【００３０】
初めは、エアがエア供給口１２５から第２シリンダ９６に供給されて、第２バルブ１０２は、エアの圧力とスプリング１０６の弾性力とにより、雄テーパ部１０２ｃが雌テーパ部９６ｃに押し付けられ、通路を閉じていたが、第２シリンダ９６へのエアの供給を停止すると、第２バルブ１０２は、スプリング１０６の弾性力に抗して上部接続通路１２１内の流体に押し開けられる。
【００３１】
この結果、流体は上部接続通路１２１から第２シリンダ９６内に流入し、第２流出口１２４から供給路７１に流出する。
【００３２】
また、白抜き矢印Ｃで示すように、送出路７４から第２流入口１２８に流入した流体は、第４シリンダ９８に至る。このとき、第４シリンダ９８へのエア供給口１２９からのエアの供給も停止されるから、第４バルブ１０４が流体によってスプリング１０６の弾性力に抗して押し開けられ、流体は第４シリンダ９８から下部接続通路１２６を通り、第１流出口１１６から第２送出路１５ｂに流出する。
【００３３】
上記のように、切替えバルブ装置１６は、第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８へのエアの供給又は停止を制御することにより、第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４を導電性塗料又は水Ｗ、洗浄液Ｓ等の流体で容易に押し開けて流路を容易に切り替えることができる。しかも、構造は簡潔であるから、コストを抑えることができる。
【００３４】
図４は、上記実施形態に係る切替えバルブ装置の使用例として静電塗装装置を示す図である。
【００３５】
この静電塗装装置１０は、色の異なる複数の導電性塗料を供給する図示せぬ塗料供給部に接続されてそれらの導電性塗料の供給を切り替える色替弁機構１１と、この色替弁機構１１を後で詳述する塗装ガン側に対して電気的に絶縁するブロック弁機構１２と、このブロック弁機構１２に接続されて導電性塗料を一旦貯める貯留槽１３と、被塗装物に導電性塗料を噴射させる塗装ガン１４と、これらの貯留槽１３及び塗装ガン１４のそれぞれの間を接続する送出路１５と、この送出路１５に設けられた切替えバルブ装置１６（図１）と、この切替えバルブ装置１６に接続された中継路１７と、この中継路１７に設けられたカートリッジ台１８に着脱自在に取付けられた塗料カートリッジ１９とからなる。
【００３６】
送出路１５は、貯留槽１３から切替えバルブ装置１６に至る第１送出路１５ａと、切替えバルブ装置１６から塗装ガン１４（詳しくは、後述するトリガ弁６２）に至る第２送出路１５ｂと、塗装ガン１４のトリガ弁６２より先端側（噴出口１４ａを含む）の第３送出路１５ｃとからなる。
【００３７】
色替弁機構１１は、乾燥用エアＡ、水Ｗ及び洗浄液Ｓの供給を制御する第１洗浄弁２１と、色の異なる複数の導電性塗料を供給する図示しない塗料供給部に接続されてそれらの導電性塗料の供給を制御する塗料弁２２，２３，２４とを備えて構成されている。
【００３８】
ブロック弁機構１２は、色替弁機構１１に供給路３１を介して接続された切換弁３２と、この切換弁３２に樹脂製電気絶縁性管路としての供給路３３を介して接続された切換弁３４とからなる。なお、３６は供給路３１に第１ダンプ弁３７を介して接続された第１排水路、３８は切換弁３２に供給路４１を介して接続されてエアＡ、水Ｗ及び洗浄液Ｓの供給を制御する第２洗浄弁、４２は切換弁３４に一方向弁４３を介して接続された第２排出路である。
【００３９】
切換弁３２は、色替弁機構１１側と第２洗浄弁３８側とを切り換えるものである。切換弁３４は、供給路４５を介して接続された貯留槽１３側と、第２排水路４２側とを切り換えるものである。
【００４０】
貯留槽１３は、シリンダ５１と、このシリンダ５１内に移動自在に挿入されたピストン５２と、このピストン５２に取付けられたロッド５３と、シリンダ５１及びピストン５２で形成されたシリンダ室５４と、シリンダ５１の端部に設けられてシリンダ室５４に連通する注入口５６及び吐出口５７とからなる。
【００４１】
ロッド５３は、サーボモータ５８にボールねじ手段５９を介して連結され、サーボモータ５８を駆動することで、ボールねじ手段５９を介してロッド５３及びピストン５２がシリンダ軸方向（Ａで示す方向）に進退動する。
【００４２】
塗装ガン１４は、切替えバルブ装置１６に第２送出路１５ｂを介して接続された第２ダンプ弁６１及びトリガ弁６２を備え、図示しない高電圧印加手段に接続されている。なお、１４ａは塗装ガン１４の噴出口であり、送出路１５の端部を構成する部分である。
【００４３】
第２ダンプ弁６１は、洗浄時に発生する導電性塗料及び洗浄液を含む廃液を送出路１５の外部に排出するための第３排出路６４に接続されている。第３排出路６４は、エアＡ、水Ｗ及び洗浄液Ｓの供給を制御する第３洗浄弁６６に一方向弁６７を介して接続されている。
【００４４】
トリガ弁６２は、導電性塗料の塗装ガン１４からの噴出を制御するものである。
【００４５】
上記した供給路３１，３３，４５、貯留槽１３、第１送出路１５ａ、第２送出路１５ｂ及び切替えバルブ装置１６は、塗料供給部から塗装ガン１４に至る主塗料供給路６８を構成する部分である。
【００４６】
この静電塗装装置において、切替えバルブ装置１６は、貯留槽１３に導電性塗料を貯めたときにこの導電性塗料を塗装ガン１４に供給する塗料供給路と、貯留槽１３に水Ｗ又は洗浄液Ｓを貯めたときにこの水Ｗ又は洗浄液Ｓを塗料カートリッジ１９に供給するとともに塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給する流体・塗料供給路とを切り替える手段として用いられる。
【００４７】
中継路１７は、カートリッジ台１８と、切替えバルブ装置１６の一端及びカートリッジ台１８のそれぞれに接続された供給路７１と、カートリッジ台１８の出力側に設けられた３方弁７２と、この３方弁７２に接続されてエアＡ及び水Ｗの供給を制御する洗浄弁７３と、３方弁７２及び切替えバルブ装置１６の他端のそれぞれに接続された送出路７４とからなる。上記の切替えバルブ装置１６と中継路１７とで、流体回路１０Ａを構成している。
【００４８】
塗料カートリッジ１９は、シリンダ８１と、このシリンダ８１内に移動自在に挿入されたフリーピストン８２と、このフリーピストン８２によってシリンダ８１内に区画された流体室８３及び塗料室８４のうちの流体室８３とカートリッジ台１８とを接続する流体通路８６と、シリンダ８１内の塗料室８４とカートリッジ台１８とを接続する塗料通路８７とを備える。
【００４９】
上記した塗料カートリッジ１９の塗料通路８７、カートリッジ台１８、３方弁７２、送出路７４、切替えバルブ装置１６、第２送出路１５ｂ、第３送出路１５ｃは、塗料カートリッジ１９から塗装ガン１４に至る副塗料供給路８８を構成している。
【００５０】
次に、上記静電塗装装置１０の作動について説明する。
【００５１】
まず、図５に示すように、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４を開け、色替弁機構１１の例えば塗料弁２２を開けた状態で、貯留槽１３のサーボモータ５８を駆動してピストン５２をＡ１方向に移動させる。これにより、所定の色の導電性塗料が、塗料弁２２から供給路３１，３３，４５を通って貯留槽１３のシリンダ室５４に充填される。
【００５２】
次に、図６に示すように、サーボモータ５８が引き続き駆動され、ピストン５２がＡ１方向に移動中の状態で、塗料弁２２を閉じ、第１ダンプ弁３７を開く。これにより、供給路４５内の導電性塗料は、シリンダ室５４内に引き込まれ、供給路３３内には導電性塗料と置換された空気が導入される。
【００５３】
図７に示すように、貯留槽１３のシリンダ室５４への導電性塗料の充填が終了した後に、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４の流路を切換え、第２洗浄弁３８を開け、第２洗浄弁３８から洗浄液を供給路３３に供給して供給路３３を洗浄する。このときの廃液は、第２排出路４２から排出される。更に、第２洗浄弁３８から供給路３３に空気を供給して供給路３３を乾燥させる。この結果、切換弁３２，３４間が電気的に絶縁される。
【００５４】
図８に示すように、トリガ弁６２を開け、サーボモータ５８を駆動させてピストン５２をＡ２方向に移動させることにより、シリンダ室５４から送出路１５に導電性塗料を圧送する。これにより、導電性塗料が切替えバルブ装置１６、トリガ弁６２を通って塗装ガン１４に供給され、噴出口１４ａから噴出するとともに導電性塗料に高電圧が印加されて図示しない被塗装物に静電塗装が行われる。
【００５５】
図９に示すように、静電塗装終了後、貯留槽１３内に残存する導電性塗料をブロック弁機構１２側に一旦戻す。
【００５６】
即ち、トリガ弁６２を閉じ、切換弁３２，３４を切り換えて供給路３１，３３，４５を接続し、第１ダンプ弁３７を開けて供給路３１に第１排出路３６を接続して、サーボモータ５８を駆動させ、ピストン５２を矢印Ａ２方向に移動させることで、シリンダ室５４内の導電性塗料を供給路４５，３３に一旦戻す。このとき、供給路４５，３３内の空気は、導電性塗料によって供給路３１に押し出され、第１排出路３６から排出される。
【００５７】
従って、次に、同色の導電性塗料による静電塗装を行うために塗料弁２２が開けられて供給路３１に導電性塗料が供給される際、この導電性塗料中に空気が混在することがなく、貯留槽１３に空気が導入されることを阻止することができ、簡単な工程で、塗装品質を良好に保つことができる。
【００５８】
また、上記の導電性塗料とは異なる色の新たな導電性塗料を使用する場合には、前述の塗装作業終了後に、塗装ガン１４への高電圧の印加を解除するとともに、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４を切り換えて第１洗浄弁２１を開けることにより洗浄液を貯留槽１３のシリンダ室５４に注入し、この洗浄液を、シリンダ室５４から送出路１５、切替えバルブ装置１６を介して塗装ガン１４へ送り、塗装ガン１４内を洗浄した後に噴出口１４ａから外部に噴出させて排出し、塗料供給部から塗装ガン１４までの主塗料供給路６８を洗浄する。
【００５９】
そして、色替弁機構１１の、例えば塗料弁２３を介して、異なる色の導電性塗料を貯留槽１３のシリンダ室５４に供給し、前述と同様の方法により塗装作業を行うようにすればよい。
【００６０】
次に、上記静電塗装装置１０において、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給する要領を説明する。
【００６１】
図１０に示すように、まず、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４を開け、第２洗浄弁３８を開けた状態で、貯留槽１３のサーボモータ５８を駆動してピストン５２をＡ１方向に移動させる。これにより、水又は洗浄液が、第２洗浄弁３８から供給路４１，３３，４５を通って貯留槽１３のシリンダ室５４に充填される。
【００６２】
図１１に示すように、ブロック弁機構１２の切換弁３４の流路を切換え、第２洗浄弁３８を開け、第２洗浄弁３８から供給路３３に空気を供給して供給路３３を乾燥させる。この結果、切換弁３２，３４間が電気的に絶縁される。
【００６３】
図１２に示すように、サーボモータ５８を駆動させてピストン５２をＡ２方向に移動させることにより、シリンダ室５４内の水又は洗浄液を、第１送出路１５ａ、切替えバルブ装置１６及び供給路７１を介して、塗料カートリッジ１９内に送り、流体通路８６から流体室８３に供給する。
【００６４】
この結果、流体室８３内の圧力が高まり、フリーピストン８２が移動して塗料室８４内の導電性塗料を、塗料通路８７を介して中継路１７に押し出す。導電性塗料は、中継路１７の３方弁７２、送出路７４を通り、再び切替えバルブ装置１６を通って、送出路１５を塗装ガン１４まで送られ、噴出口１４ａから噴出することで被塗装物の静電塗装が行われる。
【００６５】
次に、塗料カートリッジ１９を使用したときの副塗料供給路８８の洗浄の要領を説明する。
【００６６】
図１３に示すように、まず、洗浄弁７３を開け、３方弁７２、送出路７４、切替えバルブ装置１６、第２送出路１５ｂを介して塗装ガン１４までの副塗料供給路８８に洗浄液を供給し、トリガ弁６２を開いた状態で洗浄液を噴出口１４ａから噴出させ、排出させて、塗料カートリッジ１９から塗装ガン１４に至る副塗料供給路８８の洗浄を行う。
【００６７】
上記の静電塗装装置は、塗料供給部から塗装ガン１４に導電性塗料又は液体を供給する塗料供給路に、導電性塗料又は液体を一旦貯留するとともに貯留された導電性塗料又は液体を塗装ガン１４側へ押し出す貯留部１３と、塗料供給部と貯留部１３との間を電気的に遮断する絶縁部としてのブロック弁機構１２とを備え、貯留部１３と塗装ガン１４との間には流体回路１０Ａを備え、この流体回路１０Ａに着脱自在に塗料カートリッジ１９が接続され、導電性塗料を貯留部１３から流体回路１０Ａを介して供給する際、或いは導電性塗料を塗料カートリッジ１９から流体回路１０Ａを介して供給する際に高電圧を加えることで、この高電圧が加えられた導電性塗料を塗装ガン１４に供給することにより静電塗装を行うものである。
【００６８】
この装置で実施される静電塗装方法は、塗料カートリッジ１９内の塗料室８４に充填された導電性塗料を塗装ガン１４に供給する際は、液体を塗料供給部から貯留部１３に供給して貯留する工程と、貯留部１３内の液体を流体回路１０Ａを介して、塗料カートリッジ１９内でフリーピストン８２によって塗料室８４と隔てられた流体室８３に供給することで、フリーピストン８２を塗料室８４側へ押し出し、フリーピストン８２の移動により塗料室８４内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給する工程とを備えるので、塗料供給部から供給される水Ｗ又は洗浄液Ｓ等の液体を利用して、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給することができ、塗料カートリッジ１９に専用の水又は洗浄液を供給する流体供給部や流体供給部の動力源、動力源を備える貯留部を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００６９】
また、塗料供給部から供給される水Ｗ又は洗浄液Ｓで塗料供給路を洗浄する要領で塗料供給部から塗料カートリッジ１９へ水Ｗ又は洗浄液Ｓを供給することができ、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を押し出すための特別な方法が必要ないため、静電塗装を効率良く行うことができる。
【００７０】
更に、静電塗装装置は、塗料供給部から塗装ガン１４に導電性塗料又は液体を供給する塗料供給路に、導電性塗料又は液体を一旦貯留するとともに貯留された導電性塗料又は液体を塗装ガン１４側へ押し出す貯留部１３と、塗料供給部と貯留部１３との間を電気的に遮断するブロック弁機構１２とを備え、高電圧が加えられた導電性塗料を塗装ガン１４に供給することにより静電塗装を行うか、或いは、液体を塗装ガン１４に供給することにより塗料供給路の洗浄を行うものであり、貯留部１３と塗装ガン１４との間に流体回路１０Ａを備え、この流体回路１０Ａに着脱自在に塗料カートリッジ１９が接続され、この塗料カートリッジ１９では、内部にフリーピストン８２を移動自在に設けることで、液体が供給される流体室８３と、導電性塗料が充填された塗料室８４とに区画し、塗料供給部から供給されて貯留部１３に貯留された液体を流体回路１０Ａを介して塗料カートリッジ１９の流体室８３に供給することにより、フリーピストン８２で塗料室８４内の導電性塗料を押し出して塗装ガン１４に供給するので、塗料供給部から供給される水Ｗ又は洗浄液Ｓ等の液体を利用して、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給することができ、塗料カートリッジ１９に専用の水又は洗浄液を供給する流体供給部や流体供給部の動力源、動力源を備える貯留部を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００７１】
また、切替えバルブ装置１６は、第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８へのエアの供給又は停止を制御するだけなので、比較的軽くできる。これにより、静電塗装装置１０の塗装ガン１４とこれに導電性塗料を供給する供給系（切替えバルブ装置１６を含む）を保持する６軸関節ロボット等の保持手段の負荷も、比較的軽減される。
【００７２】
以上のとおり、実施形態について説明したが、本発明の流路切替え装置は、上記のような塗装装置に限らず、種々の流体供給システムにおいて流体の通路や供給路を切り替える手段として用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係る切替えバルブ装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態の切替えバルブ装置の作用を示す断面図である。
【図３】実施形態の切替えバルブ装置の作用を示す断面図である。
【図４】本発明に係る流路切替え装置を用いた静電塗装装置の構成図である。
【図５】静電塗装装置の作用を示す第１作用図である。
【図６】静電塗装装置の作用を示す第２作用図である。
【図７】静電塗装装置の作用を示す第３作用図である。
【図８】静電塗装装置の作用を示す第４作用図である。
【図９】静電塗装装置の作用を示す第５作用図である。
【図１０】静電塗装装置の作用を示す第６作用図である。
【図１１】静電塗装装置の作用を示す第７作用図である。
【図１２】静電塗装装置の作用を示す第８作用図である。
【図１３】静電塗装装置の作用を示す第９作用図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…静電塗装装置、１０Ａ…流体回路、１２…絶縁部（ブロック弁機構）、１３…貯留槽、１４…塗装ガン、１６…切替えバルブ装置、１８…カートリッジ台、８２…フリーピストン、８３…流体室、８４…塗料室、Ｓ，Ｗ…液体（洗浄液、水）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば静電塗装システムにおいて、塗料や洗浄液等の流体を塗装ガン等に供給する流路を切り替える手段として用いられる流路切替え装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電塗装システムとして、水供給装置から供給される水を純水にし、この純水で塗装ガンに装着された塗料カートリッジ内の塗料を押し出して塗料ノズルから噴出させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この塗装システムでは、塗装ガンは、塗装ガン本体と、この塗装ガン本体に着脱自在に取付けられた塗料カートリッジとしての塗料タンクユニットとからなり、塗料タンクユニットは、塗料を収容する塗料室と、この塗料室に連通する塗料ノズルと、上記の純水が供給される押し出し液室とを備え、これらの塗料室と押し出し液室とがピストンによって区画されている。また、純水供給装置から押し出し室に純水が供給されると、純水がピストンを介して塗料室内の塗料を押し出し、塗料ノズルから噴射させる。
【特許文献１】特開２００６−３４６５９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の塗装システムでは、塗装頻度の多い色の導電性塗料を取り扱う場合、１回の塗装毎に塗料タンクユニットを交換する必要があり、塗装工数が増える。
【０００５】
そこで、カートリッジ式の塗料供給のほかに水又は洗浄液で塗料を押し出す機構を備えることが提案され、その場合には塗料や他の流体の供給を切り替えることが必要となる。そのための手段としてバルブ機構が用いられるが、従来の流体切替えバルブ機構は、構造が複雑であり、重量においても、例えば塗装ロボットに持たせて作動させるには適していなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記塗装システムのような流体供給システムにおいて好適に用いられる流路切替え装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流路切替え装置は、流体が導入される第１及び第２の流入口と、流体が導出される第１及び第２の流出口と、前記第１の流入口に連通する第１のシリンダ部と、前記第１の流入口及び前記第２の流出口に連通する第２のシリンダ部と、前記第１の流出口に連通する第３のシリンダ部と、前記第１の流出口及び前記第２の流入口に連通する第４のシリンダ部と、前記第１のシリンダ部と前記第３のシリンダ部とを接続する通路と、前記第１〜第４のシリンダ部において前記流体の圧力により移動自在で各シリンダ部と前記第１の流入口又は前記第１の流出口との間を開閉するように挿入された第１〜第４のバルブと、前記第１〜第４のシリンダ部において前記第１〜第４のバルブを夫々閉じる方向に付勢する付勢手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の流路切替え装置においては、後述の塗料又は水、洗浄液等の流体を通過させる場合には、初め、第１バルブは、付勢手段により通路を閉じるように付勢されているが、その付勢を止めると、第１流入口に流入した流体の圧力で通路を開くように押される。この結果、流体は第１シリンダ部に流入し、第１シリンダ部と第３シリンダ部とを接続する通路を通って、第３シリンダ部に至る。第３シリンダ部では、流入した流体が、その圧力で第３バルブを押して通路を開くので、流体は第３シリンダ部から第１流出口に達して流出する。
【０００９】
一方、他の流路に供給する場合には、初め、第２バルブは、付勢手段により通路を閉じるように付勢されているが、その付勢を止めると、第１流入口に流入した流体の圧力で通路を開くように押される。この結果、流体は第２シリンダ部に流入し、これと連通した第２流出口から流出する。また、第２流入口に流入した流体は、第４シリンダ部に至る。第４シリンダ部では、流入した流体が、その圧力で第４バルブを押して通路を開くので、流体は第４シリンダ部から第１流出口に達して流出する。
【００１０】
本発明によれば、上記のように、第１〜第４のシリンダ部への圧力流体の供給又は停止を制御することにより、流体が第１〜第４のバルブを開く方向に移動させて、流体の流路を容易に切り替えることができる。その構成も、２つの流入口又は２つの流出口に連通した４つのシリンダ部にそれぞれ流体の圧力で移動可能なバルブを設け、各バルブを閉じる方向に付勢する簡易な構造であり、装置として軽量化されると共に、コストを抑えることができる。
【００１１】
本発明の実施形態では、前記付勢手段は、第１〜第４のバルブを夫々閉じる方向に付勢するスプリングと、各シリンダ部に供給される圧力流体である。
【００１２】
本発明の流路切替え装置は、例えば、次のような塗装装置に用いられる。それは、塗料供給部から塗装ガンに導電性塗料又は液体を供給する塗料供給路に、導電性塗料又は液体を一旦貯留するとともに貯留された導電性塗料又は液体を塗装ガン側へ押し出す貯留部と、塗料供給部と貯留部との間を電気的に遮断する絶縁部とを備え、高電圧が加えられた導電性塗料を塗装ガンに供給することにより静電塗装を行うか、或いは、液体を塗装ガンに供給することにより塗料供給路の洗浄を行うものであって、貯留部と塗装ガンとの間に流体回路を備え、この流体回路に着脱自在に塗料カートリッジが接続され、この塗料カートリッジでは、内部にフリーピストンを移動自在に設けることで、液体が供給される流体室と、導電性塗料が充填された塗料室とに区画し、塗料供給部から供給されて貯留部に貯留された液体を、流体回路を介して塗料カートリッジの流体室に供給することにより、フリーピストンで塗料室内の導電性塗料を押し出して塗装ガンに供給するものである。
【００１３】
この塗装装置において、塗料カートリッジ内の塗料室に充填された導電性塗料を塗装ガンに供給する場合は、まず、液体を塗料供給部から貯留部に供給して貯留させ、次に、貯留部内の液体を流体回路を介して塗料カートリッジ内の流体室に供給する。この結果、流体室内の液体がピストンを介して塗料室内の導電性塗料を押し出し、導電性塗料が塗装ガンに供給される。このとき、塗料カートリッジ内の導電性塗料は、塗料供給路の洗浄に使われる液体によって押し出されるため、塗料カートリッジ内の導電性塗料を押し出すために特別な動力源やこの動力源を含む貯留部を必要としない。すなわち、塗料供給部から供給される液体を利用して、塗料カートリッジ内の導電性塗料を塗装ガンに供給することができ、塗料カートリッジに専用の液体を供給する流体供給部や流体供給部の動力源、動力源を備える貯留部を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００１４】
また、塗料供給部から供給される液体で塗料供給路を洗浄する要領で塗料供給部から塗料カートリッジへ液体を供給することができ、塗料カートリッジ内の塗料を押し出すための特別な方法が必要ないため、静電塗装を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る流路切替え装置を構成するバルブ装置の断面図である。このバルブ装置１６は、複数の通路が設けられたハウジング９１と、このハウジング９１内の通路同士を接続するためにハウジング９１に取付けられた通路接続管９２と、ハウジング９１内に形成された第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８にそれぞれ移動自在に挿入された第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４と、これら第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４を、通路を閉じる側へそれぞれ押し付ける複数のスプリング１０６とからなる。
【００１６】
ハウジング９１は、縦に長い鉛直部１１１と、この鉛直部１１１に直交するように配置された横に長い上下２つの水平部１１２，１１３とを一体に形成した部材である。
【００１７】
鉛直部１１１は、上部に第１流入口１１５、下部に第１流出口１１６を有する。この流路切替え装置が、例えば図４に示す塗装システムに用いられる場合、第１流入口１１５は、第１送出路１５ａを介して貯留槽１３（図４）に接続され、第１流出口１１６は、第２送出路１５ｂを介して塗装ガン１４（図４）に接続される。
【００１８】
図１において、上方の水平部１１２は、第１シリンダ９５及び第２シリンダ９６を接続する上部接続通路１２１と、第１シリンダ９５及び通路接続管９２内の通路９２ａを接続する第１接続通路１２３と、第２シリンダ９６の上部に形成された第２流出口１２４と、第１バルブ１０１及び第２バルブ１０２を通路を閉じる側へそれぞれ押し付けるエアを第１シリンダ９５内及び第２シリンダ９６内にそれぞれ供給するためのエア供給口１２５，１２５とを備える。第２流出口１２４は、供給路７１に接続される。
【００１９】
下方の水平部１１３は、第３シリンダ９７及び第４シリンダ９８を接続する下部接続通路１２６と、通路接続管９２内の通路９２ａ及び第３シリンダ９７を接続する第２接続通路１２７と、第４シリンダ９８の下部に形成された第２流入口１２８と、第３バルブ１０３及び第４バルブ１０４を通路を閉じる側へそれぞれ押し付けるエアを第３シリンダ９７及び第４シリンダ９８内に供給するためのエア供給口１２９，１２９とを備える。第２流入路１２８は、送出路７４に接続される。
【００２０】
上記のように、第１バルブ１０１は、スプリング１０６と、第１シリンダ９５にエア供給口１２５から供給されるエアの圧力とで、第１シリンダ９５と上部接続通路１２１との間の通路を閉じる。第２バルブ１０２は、スプリング１０６と第２シリンダ９６にエア供給口１２５から供給されるエアの圧力とで、第２シリンダ９６と上部接続通路１２１との間の通路を閉じる。第３バルブ１０３は、スプリング１０６と第３シリンダ９７にエア供給口１２９から供給されるエアの圧力とで、第３シリンダ９７と下部接続通路１２６との間の通路を閉じる。第４バルブ１０４は、スプリング１０６と第４シリンダ９８にエア供給口１２９から供給されるエアの圧力とで第４シリンダ９８と下部接続通路１２６との間の通路を閉じる。従って、各スプリング１０６と各供給口１２５，１２９から供給されるエア（圧力空気）とで、第１〜第４のシリンダ部（９５〜９８）において第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）を夫々閉じる方向に付勢する付勢手段を構成している。
【００２１】
第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８は、それぞれ大径穴９５ａ〜９８ａと、大径穴９５ａ〜９８ａに隣接する小径穴９５ｂ〜９８ｂとからなり、小径穴９５ｂ〜９８ｂのそれぞれの一端に雌テーパ部９５ｃ〜９８ｃを備える。なお、符号９５ｄ〜９８ｄは、大径穴９５ａ〜９８ａと小径穴９５ｂ〜９８ｂとの境に出来た段部を示している。
【００２２】
第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４は、大径穴９５ａ〜９８ａに移動自在に嵌合する大径部１０１ａ〜１０４ａと、大径部１０１ａ〜１０４ａにそれぞれ一体成形されるとともに小径穴９５ｂ〜９８ｂの内径よりも外径が小さく形成された小径部１０１ｂ〜１０４ｂとからなり、小径部１０１ｂ〜１０４ｂの一端に雌テーパ部９５ｃ〜９８ｃに嵌合可能な雄テーパ部１０１ｃ〜１０４ｃを備える。なお、符号１０１ｄ〜１０４ｄは、大径部１０１ａ〜１０４ａと小径部１０１ｂ〜１０４ｂとの境に出来た段部を示している。
【００２３】
ここで、上記バルブ装置１６が、後述の導電性塗料のような流体を通過させるときの作用を説明する。
【００２４】
図２に白抜き矢印Ａで示すように、切替えバルブ装置１６において、上記第１送出路１５ａからの第１流入口１１５に流入した流体は、上部接続通路１２１に至る。
【００２５】
初めは、エアがエア供給口１２５から第１シリンダ９５に供給されて、第１バルブ１０１は、エアの圧力とスプリング１０６の弾性力とにより雄テーパ部１０１ｃが雌テーパ部９５ｃに押し付けられ、通路を閉じていたが、第１シリンダ９５へのエアの供給を停止すると、第１バルブ１０１は、スプリング１０６の弾性力に抗して上部接続通路１２１内の流体に押し開けられる。
【００２６】
この結果、流体は、第１シリンダ９５内に流入し、第１接続通路１２３、通路接続管９２内の通路９２ａ及び第２接続通路１２７を通って、第３シリンダ９７に至る。
【００２７】
このとき、第３シリンダ９７へのエア供給口１２９からのエアの供給も停止されるから、第３バルブ１０３が流体によってスプリング１０６の弾性力に抗して押し開けられ、流体は第３シリンダ９７から下部接続通路１２６を通り、第１流出口１１６から第２送出路１５ｂに流出する。
【００２８】
次に、上記バルブ装置１６が導電性塗料のような流体を他の流路（例えば、図４の中継路７１）に供給するときの作用について説明する。
【００２９】
図３に白抜き矢印Ｂで示すように、第１送出路１５ａから第１流入口１１５に流入した流体は、上部接続通路１２１に至る。
【００３０】
初めは、エアがエア供給口１２５から第２シリンダ９６に供給されて、第２バルブ１０２は、エアの圧力とスプリング１０６の弾性力とにより、雄テーパ部１０２ｃが雌テーパ部９６ｃに押し付けられ、通路を閉じていたが、第２シリンダ９６へのエアの供給を停止すると、第２バルブ１０２は、スプリング１０６の弾性力に抗して上部接続通路１２１内の流体に押し開けられる。
【００３１】
この結果、流体は上部接続通路１２１から第２シリンダ９６内に流入し、第２流出口１２４から供給路７１に流出する。
【００３２】
また、白抜き矢印Ｃで示すように、送出路７４から第２流入口１２８に流入した流体は、第４シリンダ９８に至る。このとき、第４シリンダ９８へのエア供給口１２９からのエアの供給も停止されるから、第４バルブ１０４が流体によってスプリング１０６の弾性力に抗して押し開けられ、流体は第４シリンダ９８から下部接続通路１２６を通り、第１流出口１１６から第２送出路１５ｂに流出する。
【００３３】
上記のように、切替えバルブ装置１６は、第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８へのエアの供給又は停止を制御することにより、第１バルブ１０１〜第４バルブ１０４を導電性塗料又は水Ｗ、洗浄液Ｓ等の流体で容易に押し開けて流路を容易に切り替えることができる。しかも、構造は簡潔であるから、コストを抑えることができる。
【００３４】
図４は、上記実施形態に係る切替えバルブ装置の使用例として静電塗装装置を示す図である。
【００３５】
この静電塗装装置１０は、色の異なる複数の導電性塗料を供給する図示せぬ塗料供給部に接続されてそれらの導電性塗料の供給を切り替える色替弁機構１１と、この色替弁機構１１を後で詳述する塗装ガン側に対して電気的に絶縁するブロック弁機構１２と、このブロック弁機構１２に接続されて導電性塗料を一旦貯める貯留槽１３と、被塗装物に導電性塗料を噴射させる塗装ガン１４と、これらの貯留槽１３及び塗装ガン１４のそれぞれの間を接続する送出路１５と、この送出路１５に設けられた切替えバルブ装置１６（図１）と、この切替えバルブ装置１６に接続された中継路１７と、この中継路１７に設けられたカートリッジ台１８に着脱自在に取付けられた塗料カートリッジ１９とからなる。
【００３６】
送出路１５は、貯留槽１３から切替えバルブ装置１６に至る第１送出路１５ａと、切替えバルブ装置１６から塗装ガン１４（詳しくは、後述するトリガ弁６２）に至る第２送出路１５ｂと、塗装ガン１４のトリガ弁６２より先端側（噴出口１４ａを含む）の第３送出路１５ｃとからなる。
【００３７】
色替弁機構１１は、乾燥用エアＡ、水Ｗ及び洗浄液Ｓの供給を制御する第１洗浄弁２１と、色の異なる複数の導電性塗料を供給する図示しない塗料供給部に接続されてそれらの導電性塗料の供給を制御する塗料弁２２，２３，２４とを備えて構成されている。
【００３８】
ブロック弁機構１２は、色替弁機構１１に供給路３１を介して接続された切換弁３２と、この切換弁３２に樹脂製電気絶縁性管路としての供給路３３を介して接続された切換弁３４とからなる。なお、３６は供給路３１に第１ダンプ弁３７を介して接続された第１排水路、３８は切換弁３２に供給路４１を介して接続されてエアＡ、水Ｗ及び洗浄液Ｓの供給を制御する第２洗浄弁、４２は切換弁３４に一方向弁４３を介して接続された第２排出路である。
【００３９】
切換弁３２は、色替弁機構１１側と第２洗浄弁３８側とを切り換えるものである。切換弁３４は、供給路４５を介して接続された貯留槽１３側と、第２排水路４２側とを切り換えるものである。
【００４０】
貯留槽１３は、シリンダ５１と、このシリンダ５１内に移動自在に挿入されたピストン５２と、このピストン５２に取付けられたロッド５３と、シリンダ５１及びピストン５２で形成されたシリンダ室５４と、シリンダ５１の端部に設けられてシリンダ室５４に連通する注入口５６及び吐出口５７とからなる。
【００４１】
ロッド５３は、サーボモータ５８にボールねじ手段５９を介して連結され、サーボモータ５８を駆動することで、ボールねじ手段５９を介してロッド５３及びピストン５２がシリンダ軸方向（Ａで示す方向）に進退動する。
【００４２】
塗装ガン１４は、切替えバルブ装置１６に第２送出路１５ｂを介して接続された第２ダンプ弁６１及びトリガ弁６２を備え、図示しない高電圧印加手段に接続されている。なお、１４ａは塗装ガン１４の噴出口であり、送出路１５の端部を構成する部分である。
【００４３】
第２ダンプ弁６１は、洗浄時に発生する導電性塗料及び洗浄液を含む廃液を送出路１５の外部に排出するための第３排出路６４に接続されている。第３排出路６４は、エアＡ、水Ｗ及び洗浄液Ｓの供給を制御する第３洗浄弁６６に一方向弁６７を介して接続されている。
【００４４】
トリガ弁６２は、導電性塗料の塗装ガン１４からの噴出を制御するものである。
【００４５】
上記した供給路３１，３３，４５、貯留槽１３、第１送出路１５ａ、第２送出路１５ｂ及び切替えバルブ装置１６は、塗料供給部から塗装ガン１４に至る主塗料供給路６８を構成する部分である。
【００４６】
この静電塗装装置において、切替えバルブ装置１６は、貯留槽１３に導電性塗料を貯めたときにこの導電性塗料を塗装ガン１４に供給する塗料供給路と、貯留槽１３に水Ｗ又は洗浄液Ｓを貯めたときにこの水Ｗ又は洗浄液Ｓを塗料カートリッジ１９に供給するとともに塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給する流体・塗料供給路とを切り替える手段として用いられる。
【００４７】
中継路１７は、カートリッジ台１８と、切替えバルブ装置１６の一端及びカートリッジ台１８のそれぞれに接続された供給路７１と、カートリッジ台１８の出力側に設けられた３方弁７２と、この３方弁７２に接続されてエアＡ及び水Ｗの供給を制御する洗浄弁７３と、３方弁７２及び切替えバルブ装置１６の他端のそれぞれに接続された送出路７４とからなる。上記の切替えバルブ装置１６と中継路１７とで、流体回路１０Ａを構成している。
【００４８】
塗料カートリッジ１９は、シリンダ８１と、このシリンダ８１内に移動自在に挿入されたフリーピストン８２と、このフリーピストン８２によってシリンダ８１内に区画された流体室８３及び塗料室８４のうちの流体室８３とカートリッジ台１８とを接続する流体通路８６と、シリンダ８１内の塗料室８４とカートリッジ台１８とを接続する塗料通路８７とを備える。
【００４９】
上記した塗料カートリッジ１９の塗料通路８７、カートリッジ台１８、３方弁７２、送出路７４、切替えバルブ装置１６、第２送出路１５ｂ、第３送出路１５ｃは、塗料カートリッジ１９から塗装ガン１４に至る副塗料供給路８８を構成している。
【００５０】
次に、上記静電塗装装置１０の作動について説明する。
【００５１】
まず、図５に示すように、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４を開け、色替弁機構１１の例えば塗料弁２２を開けた状態で、貯留槽１３のサーボモータ５８を駆動してピストン５２をＡ１方向に移動させる。これにより、所定の色の導電性塗料が、塗料弁２２から供給路３１，３３，４５を通って貯留槽１３のシリンダ室５４に充填される。
【００５２】
次に、図６に示すように、サーボモータ５８が引き続き駆動され、ピストン５２がＡ１方向に移動中の状態で、塗料弁２２を閉じ、第１ダンプ弁３７を開く。これにより、供給路４５内の導電性塗料は、シリンダ室５４内に引き込まれ、供給路３３内には導電性塗料と置換された空気が導入される。
【００５３】
図７に示すように、貯留槽１３のシリンダ室５４への導電性塗料の充填が終了した後に、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４の流路を切換え、第２洗浄弁３８を開け、第２洗浄弁３８から洗浄液を供給路３３に供給して供給路３３を洗浄する。このときの廃液は、第２排出路４２から排出される。更に、第２洗浄弁３８から供給路３３に空気を供給して供給路３３を乾燥させる。この結果、切換弁３２，３４間が電気的に絶縁される。
【００５４】
図８に示すように、トリガ弁６２を開け、サーボモータ５８を駆動させてピストン５２をＡ２方向に移動させることにより、シリンダ室５４から送出路１５に導電性塗料を圧送する。これにより、導電性塗料が切替えバルブ装置１６、トリガ弁６２を通って塗装ガン１４に供給され、噴出口１４ａから噴出するとともに導電性塗料に高電圧が印加されて図示しない被塗装物に静電塗装が行われる。
【００５５】
図９に示すように、静電塗装終了後、貯留槽１３内に残存する導電性塗料をブロック弁機構１２側に一旦戻す。
【００５６】
即ち、トリガ弁６２を閉じ、切換弁３２，３４を切り換えて供給路３１，３３，４５を接続し、第１ダンプ弁３７を開けて供給路３１に第１排出路３６を接続して、サーボモータ５８を駆動させ、ピストン５２を矢印Ａ２方向に移動させることで、シリンダ室５４内の導電性塗料を供給路４５，３３に一旦戻す。このとき、供給路４５，３３内の空気は、導電性塗料によって供給路３１に押し出され、第１排出路３６から排出される。
【００５７】
従って、次に、同色の導電性塗料による静電塗装を行うために塗料弁２２が開けられて供給路３１に導電性塗料が供給される際、この導電性塗料中に空気が混在することがなく、貯留槽１３に空気が導入されることを阻止することができ、簡単な工程で、塗装品質を良好に保つことができる。
【００５８】
また、上記の導電性塗料とは異なる色の新たな導電性塗料を使用する場合には、前述の塗装作業終了後に、塗装ガン１４への高電圧の印加を解除するとともに、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４を切り換えて第１洗浄弁２１を開けることにより洗浄液を貯留槽１３のシリンダ室５４に注入し、この洗浄液を、シリンダ室５４から送出路１５、切替えバルブ装置１６を介して塗装ガン１４へ送り、塗装ガン１４内を洗浄した後に噴出口１４ａから外部に噴出させて排出し、塗料供給部から塗装ガン１４までの主塗料供給路６８を洗浄する。
【００５９】
そして、色替弁機構１１の、例えば塗料弁２３を介して、異なる色の導電性塗料を貯留槽１３のシリンダ室５４に供給し、前述と同様の方法により塗装作業を行うようにすればよい。
【００６０】
次に、上記静電塗装装置１０において、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給する要領を説明する。
【００６１】
図１０に示すように、まず、ブロック弁機構１２の切換弁３２，３４を開け、第２洗浄弁３８を開けた状態で、貯留槽１３のサーボモータ５８を駆動してピストン５２をＡ１方向に移動させる。これにより、水又は洗浄液が、第２洗浄弁３８から供給路４１，３３，４５を通って貯留槽１３のシリンダ室５４に充填される。
【００６２】
図１１に示すように、ブロック弁機構１２の切換弁３４の流路を切換え、第２洗浄弁３８を開け、第２洗浄弁３８から供給路３３に空気を供給して供給路３３を乾燥させる。この結果、切換弁３２，３４間が電気的に絶縁される。
【００６３】
図１２に示すように、サーボモータ５８を駆動させてピストン５２をＡ２方向に移動させることにより、シリンダ室５４内の水又は洗浄液を、第１送出路１５ａ、切替えバルブ装置１６及び供給路７１を介して、塗料カートリッジ１９内に送り、流体通路８６から流体室８３に供給する。
【００６４】
この結果、流体室８３内の圧力が高まり、フリーピストン８２が移動して塗料室８４内の導電性塗料を、塗料通路８７を介して中継路１７に押し出す。導電性塗料は、中継路１７の３方弁７２、送出路７４を通り、再び切替えバルブ装置１６を通って、送出路１５を塗装ガン１４まで送られ、噴出口１４ａから噴出することで被塗装物の静電塗装が行われる。
【００６５】
次に、塗料カートリッジ１９を使用したときの副塗料供給路８８の洗浄の要領を説明する。
【００６６】
図１３に示すように、まず、洗浄弁７３を開け、３方弁７２、送出路７４、切替えバルブ装置１６、第２送出路１５ｂを介して塗装ガン１４までの副塗料供給路８８に洗浄液を供給し、トリガ弁６２を開いた状態で洗浄液を噴出口１４ａから噴出させ、排出させて、塗料カートリッジ１９から塗装ガン１４に至る副塗料供給路８８の洗浄を行う。
【００６７】
上記の静電塗装装置は、塗料供給部から塗装ガン１４に導電性塗料又は液体を供給する塗料供給路に、導電性塗料又は液体を一旦貯留するとともに貯留された導電性塗料又は液体を塗装ガン１４側へ押し出す貯留部１３と、塗料供給部と貯留部１３との間を電気的に遮断する絶縁部としてのブロック弁機構１２とを備え、貯留部１３と塗装ガン１４との間には流体回路１０Ａを備え、この流体回路１０Ａに着脱自在に塗料カートリッジ１９が接続され、導電性塗料を貯留部１３から流体回路１０Ａを介して供給する際、或いは導電性塗料を塗料カートリッジ１９から流体回路１０Ａを介して供給する際に高電圧を加えることで、この高電圧が加えられた導電性塗料を塗装ガン１４に供給することにより静電塗装を行うものである。
【００６８】
この装置で実施される静電塗装方法は、塗料カートリッジ１９内の塗料室８４に充填された導電性塗料を塗装ガン１４に供給する際は、液体を塗料供給部から貯留部１３に供給して貯留する工程と、貯留部１３内の液体を流体回路１０Ａを介して、塗料カートリッジ１９内でフリーピストン８２によって塗料室８４と隔てられた流体室８３に供給することで、フリーピストン８２を塗料室８４側へ押し出し、フリーピストン８２の移動により塗料室８４内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給する工程とを備えるので、塗料供給部から供給される水Ｗ又は洗浄液Ｓ等の液体を利用して、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給することができ、塗料カートリッジ１９に専用の水又は洗浄液を供給する流体供給部や流体供給部の動力源、動力源を備える貯留部を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００６９】
また、塗料供給部から供給される水Ｗ又は洗浄液Ｓで塗料供給路を洗浄する要領で塗料供給部から塗料カートリッジ１９へ水Ｗ又は洗浄液Ｓを供給することができ、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を押し出すための特別な方法が必要ないため、静電塗装を効率良く行うことができる。
【００７０】
更に、静電塗装装置は、塗料供給部から塗装ガン１４に導電性塗料又は液体を供給する塗料供給路に、導電性塗料又は液体を一旦貯留するとともに貯留された導電性塗料又は液体を塗装ガン１４側へ押し出す貯留部１３と、塗料供給部と貯留部１３との間を電気的に遮断するブロック弁機構１２とを備え、高電圧が加えられた導電性塗料を塗装ガン１４に供給することにより静電塗装を行うか、或いは、液体を塗装ガン１４に供給することにより塗料供給路の洗浄を行うものであり、貯留部１３と塗装ガン１４との間に流体回路１０Ａを備え、この流体回路１０Ａに着脱自在に塗料カートリッジ１９が接続され、この塗料カートリッジ１９では、内部にフリーピストン８２を移動自在に設けることで、液体が供給される流体室８３と、導電性塗料が充填された塗料室８４とに区画し、塗料供給部から供給されて貯留部１３に貯留された液体を流体回路１０Ａを介して塗料カートリッジ１９の流体室８３に供給することにより、フリーピストン８２で塗料室８４内の導電性塗料を押し出して塗装ガン１４に供給するので、塗料供給部から供給される水Ｗ又は洗浄液Ｓ等の液体を利用して、塗料カートリッジ１９内の導電性塗料を塗装ガン１４に供給することができ、塗料カートリッジ１９に専用の水又は洗浄液を供給する流体供給部や流体供給部の動力源、動力源を備える貯留部を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００７１】
また、切替えバルブ装置１６は、第１シリンダ９５〜第４シリンダ９８へのエアの供給又は停止を制御するだけなので、比較的軽くできる。これにより、静電塗装装置１０の塗装ガン１４とこれに導電性塗料を供給する供給系（切替えバルブ装置１６を含む）を保持する６軸関節ロボット等の保持手段の負荷も、比較的軽減される。
【００７２】
以上のとおり、実施形態について説明したが、本発明の流路切替え装置は、上記のような塗装装置に限らず、種々の流体供給システムにおいて流体の通路や供給路を切り替える手段として用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係る切替えバルブ装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態の切替えバルブ装置の作用を示す断面図である。
【図３】実施形態の切替えバルブ装置の作用を示す断面図である。
【図４】本発明に係る流路切替え装置を用いた静電塗装装置の構成図である。
【図５】静電塗装装置の作用を示す第１作用図である。
【図６】静電塗装装置の作用を示す第２作用図である。
【図７】静電塗装装置の作用を示す第３作用図である。
【図８】静電塗装装置の作用を示す第４作用図である。
【図９】静電塗装装置の作用を示す第５作用図である。
【図１０】静電塗装装置の作用を示す第６作用図である。
【図１１】静電塗装装置の作用を示す第７作用図である。
【図１２】静電塗装装置の作用を示す第８作用図である。
【図１３】静電塗装装置の作用を示す第９作用図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…静電塗装装置、１０Ａ…流体回路、１２…絶縁部（ブロック弁機構）、１３…貯留槽、１４…塗装ガン、１６…切替えバルブ装置、１８…カートリッジ台、８２…フリーピストン、８３…流体室、８４…塗料室、Ｓ，Ｗ…液体（洗浄液、水）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が導入される第１及び第２の流入口（１１５，１２８）と、
流体が導出される第１及び第２の流出口（１１６，１２４）と、
前記第１の流入口（１１５）に連通する第１のシリンダ部（９５）と、
前記第１の流入口（１１５）及び前記第２の流出口（１２４）に連通する第２のシリンダ部（９６）と、
前記第１の流出口（１１６）に連通する第３のシリンダ部（９７）と、
前記第１の流出口（１１６）及び前記第２の流入口（１２８）に連通する第４のシリンダ部（９８）と、
前記第１のシリンダ部（９５）と前記第３のシリンダ部（９７）とを接続する通路（９２ａ）と、
前記第１〜第４のシリンダ部（９５〜９８）において前記流体の圧力により移動自在で各シリンダ部と前記第１の流入口（１１５）又は前記第１の流出口（１１６）との間を開閉するように挿入された第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）と、
前記第１〜第４のシリンダ部（９５〜９８）において前記第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）を夫々閉じる方向に付勢する付勢手段と
を備えたことを特徴とする流路切替え装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）を夫々閉じる方向に付勢するスプリング（１０６）と、各シリンダ部（９５〜９８）に供給される圧力流体であることを特徴とする請求項１記載の流路切替え装置。
【請求項１】
流体が導入される第１及び第２の流入口（１１５，１２８）と、
流体が導出される第１及び第２の流出口（１１６，１２４）と、
前記第１の流入口（１１５）に連通する第１のシリンダ部（９５）と、
前記第１の流入口（１１５）及び前記第２の流出口（１２４）に連通する第２のシリンダ部（９６）と、
前記第１の流出口（１１６）に連通する第３のシリンダ部（９７）と、
前記第１の流出口（１１６）及び前記第２の流入口（１２８）に連通する第４のシリンダ部（９８）と、
前記第１のシリンダ部（９５）と前記第３のシリンダ部（９７）とを接続する通路（９２ａ）と、
前記第１〜第４のシリンダ部（９５〜９８）において前記流体の圧力により移動自在で各シリンダ部と前記第１の流入口（１１５）又は前記第１の流出口（１１６）との間を開閉するように挿入された第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）と、
前記第１〜第４のシリンダ部（９５〜９８）において前記第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）を夫々閉じる方向に付勢する付勢手段と
を備えたことを特徴とする流路切替え装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記第１〜第４のバルブ（１０１〜１０４）を夫々閉じる方向に付勢するスプリング（１０６）と、各シリンダ部（９５〜９８）に供給される圧力流体であることを特徴とする請求項１記載の流路切替え装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−９５８１９（Ｐ２００９−９５８１９Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６６５７７（Ｐ２００８−６６５７７）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【分割の表示】特願２００７−２６９４７１（Ｐ２００７−２６９４７１）の分割
【原出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【分割の表示】特願２００７−２６９４７１（Ｐ２００７−２６９４７１）の分割
【原出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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